DE19731829A1 - Einrichtung zur gesteuerten Farbmischung und Dosierung von Lacken und Farben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektronisch gesteuerten Farbmischung und exakter Dosierung von Lacken und/oder Farben mittels eines die Farbe zerstäubenden Farbabgabegerätes, wobei eine Anzahl mit bestimmten, unterschiedlichen Grundfarben gefüllter Farbpatronen auf einem Farbabgabegerät angeordnet sind und jede Farbpatrone mit einer mengengesteuerten Fördereinrichtung und Abgabedüse verbunden ist, so daß jede Einzelfarbe oder reproduzierbare Farbmischung mittels der Abgabedüse auf einen mit Farbe zu benetzenden Gegenstand verbringbar ist.

Eine Vielzahl von Gegenständen, insbesondere Gebrauchsgegenstände, wie Geräte, Werkzeuge, Möbel, Sport- und Spielgeräte usw., sollen für ihren Anwendungs- oder Gebrauchszweck eine entsprechende robuste und geschützte Oberfläche aufweisen. Neben einer korrosionsgeschützten Oberfläche kann auch das dekorative Aussehen sehr wichtig sein.

Das häufigste Verfahren hierbei ist das Beschichten der Gegenstände durch Lackieren mittels Versprühen bzw. Vernebeln, von meistens mit lösungs­ mittelhaltigen Farblacken. In der Regel sind Lacke wegen ihrer stofflichen Zusammensetzung sowohl in der Herstellung und Verbrauch als auch Restentsorgung umweltschädlich. Sie enthalten häufig umweltgiftige Stoffe, wie Filmbildner, Füllstoffe flüchtige oder nichtflüchtige Hilfsstoffe, organische Lösungsmittel und die sehr teueren Pigmente. Diese Pigmente sind überwiegend schwermetallhaltige Feinstäube. Die Farbreste müssen daher als Sondermüll mit erheblichen Kostenaufwand entsorgt werden.

Farbspritzverfahren verschiedener Art für den Farbauftrag von flüssigen, lösungsmittelhaltigen Farben und Lacken sind weitestgehend bekannt. Im einfachsten Fall wird die Farbe mittels Druckluft durch pistolenartig gestaltete Geräte mit angeflanschtem Lackvorratsbehälter zerstäubt aufgebracht. Diese Druckluft- Spritzpistolen, auch unter der Bezeichnung Airbrush-Geräte, sind im Handwerk und auch im Hobbybereich weit verbreitet. Ihr wesentlicher Nachteil liegt darin, daß ihre Lackausbeute, d. h. die Farbmenge die tatsächlich die Gegenstände benetzt, lediglich bei 38 bis 50% liegt. Somit beträgt der Overspray (Farbverlust) dieser Geräte 62 bis 50%. Nur spezielle für die Industrie entsprechend entwickelter und gebauter Farbspritzanlagen erreichen einen kontrollierten Lackverbrauch von 98% (Farbauftrag und Auffang).

Ein weitere Nachteil ist, darin zu sehen, daß mit dem konventionellen Airbrushverfahren in der Regel jeweils nur eine Lackfarbe gespritzt werden kann. Beim Wechsel der Lackfarbe sind der Farbvorratsbehälter und die Farbpistole zu reinigen. Die zur Reinigung verwendeten Lösungsmittel werden bei erreichter Farbsättigung entsorgt. Um in der Industrie die Farben bzw. Lacke zeit- und materialsparend zu wechseln, werden Pistolen mit mehreren Farbkanälen verwendet. Nach erfolgter Düsenreinigung wird die jeweils benötigte Lackfarbe zugeschaltet. Die Lackzuführung erfolgt aus separaten Lackcontainern.

Die Lack- und Farbhersteller bieten sowohl für die Industrie als auch für die breite private Nutzung die Farben und Lacke beispielsweise an Hand der festgelegten RAL-Farbpalette in kleinen und großen Gebinden an. Der Anwender kann die jeweilige Farbe direkt nutzen oder bei Bedarf außerhalb der Spritzpistole mischen oder nachtönen. Da im privaten oder kleingewerblichen Bereich viele Farbtöne gewünscht werden, werden entsprechend viele Lacke extern gemischt und teilweise in Mengen bevorratet, die nicht dem kontinuierlichen Bedarf oder Verbrauch entsprechen. Das Mischverhältnis bestimmt den Lackverbrauch und den Restanfall. Somit entfällt ein großes Volumen an Farben und Lacken der Nutzung und ist damit zu entsorgen, teilweise auch aus Gründer der chemischen Alterungsprozesse, wegen beschränkter Lagerungsfähigkeit.

Vorsichtige Schätzungen sprechen von einem jährlichen Verlust an Farben und Lacken von ca. 1/2 Milliarde DM die zu entsorgen sind.

Hierbei soll noch auf die ungeheueren Mengen von Farbverpackungen, wie Farbbüchsen, Eimer oder Farbspraydosen hingewiesen werden, die vor allen Dingen im privaten Nutzungsbereich teilweise unkontrolliert gehandhabt und auch nicht fachgerecht entsorgt werden.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine einfach zu handhabende Vorrichtung zum Farb- oder Lackauftrag auf diverse Gegenstände zu entwickeln, mit welcher das unmittelbare Mischen von Farben vor dem Farbauftrag aus wenigen Grundfarben zu einer Vielzahl von gewünschten Farbtönen erreicht wird, die Mischungsverhältnisse gespeichert werden können und dabei der Verbrauch von Farben und Reinigungsmitteln sowie Verpackungen stark eingeschränkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß mit Farbe gefüllte Patronen oder Farbkartuschen in den Grundfarben Rot, Blau, Gelb, Schwarz und Weiß gemeinsam auf eine nach dem Zerstäuberprinzip arbeitende Farbabgabe­ vorrichtung gesteckt werden, wobei jede Farbpatrone mit einer mengen­ gesteuerten Fördereinrichtung, einer Mischkammer und Düse verbunden ist.

Die Fördereinrichtung entnimmt dabei elektronisch von einem Microprozessor gesteuert aus jeder Farbpatrone diejenige Farbmenge, die entweder für einen gewünschten Farbton gemischt werden muß oder fördert nur eine Grundfarbe falls diese Einzel- oder Grundfarbe benötigt wird.

In einer besonders vorteilhaften ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die Farbabgabeeinrichtung eine microprozessor gesteuerte Spritzpistole, mit einem die Farbpatronen aufnehmenden Schacht für mindestens fünf Farbpatronen, einer Zerstäuberdüse, einer Eingabetastatur und einem Display. Die Farbzerstäubung an der Düse kann entweder über angeschlossene Druckluft, mittels Membranpumpe oder Ultraschall erfolgen.

Erfindungsgemäß verbleiben die Farbpatronen nach dem Auftragen von Farbe auf Gegenstände in der Spritzpistole, lediglich die Düse ist an der Mündung zu reinigen. Je nach verwendeter Farbe, beispielsweise von wasserlöslicher Acrylfarbe, kann die Reinigung des Gerätes mittels einer wassergefüllten Patrone vorgenommen werden oder im Falle von lösungsmittelhaltigen Lacken, mittels einer kurzzeitig eingesetzten Patrone mit einem Reinigungsmittel. Besonders vorteilhaft ist das Wiederauffüllen der Patronen aus einem Größeren Gebinde mit entsprechender Spender- oder Auffülleinrichtung.

Auch besteht die Möglichkeit, die Farbpatronen mit einem Pfand zu beaufschlagen, als Anreiz zum Tausch gegen eine gefüllte Patrone und um das Wegwerfen in den Müll zu mindern.

In der microprozessor gesteuerten Spritzpistole ist ein Speicher für die Datenspeicherung der Mischungsverhältnisse entsprechend der RAL - Farbtabelle oder anderer Farbtönungstabellen abgelegt. Weiterhin ist eine freie Mischung der Farben nach eigener Anschauung oder Wunsch speicherbar, ebenso wie eine dem Alterungsprozeß der Farben anpassende Parameterkurve aufgerufen werden kann. Für diesen Fall ist als Option einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Anschluß eines Farbscanners an die Spritzpistole vorgesehen, um Gegenstände, Muster oder Proben zunächst zu analysieren und das entsprechende Mischungsverhältniß zu erhalten. Weiterhin ist vorgesehen, daß entsprechende, mit Zusätzen gefüllte Patronen in die Pistole einsetzbar sind, welche auf die Oberfläche der Gegenstände Einfluß hat, dergestalt, das damit Farboberflächen z. B. in Matt, Seidenglanz, Hochglanz oder Struktur zu erzielen sind.

In einer weiteren Anwendung der Erfindung wird diese Art der microprozessor gesteuerte Spritztechnik einschließlich der Farbpatronen als Farbmisch- und Dosierkopf für eine Farbspitzkammer genutzt, mit entsprechender Absaugung, Beleuchtung und gesteuerter Gegenstandshalterung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Spritzpistole mit den Farbpatronen,

Fig. 2 eine Ansicht auf das Display der Spritzpistole,

Fig. 3 ein Draufsicht auf eine Spritzkammer,

Fig. 4 einen Schnitt durch diese Spritzkammer und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht.

Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist die erfindungsgemäße microprozessor gesteuerte Spritzpistole 10 dargestellt, mit einem Handgriff 1, einem Schalter 2 und einer Anschlußleitung 3 Über diese kann einesteils eine Druckluft heran geführt werden, falls die Spritzpistole im Farb-Luft Zerstäuberprinzip arbeitet und/oder der Anschluß 3 wird für die Stromzuführung verwendet, falls die Spritzpistole 10 mit elektrisch angetriebenen Membran versehen ist. Andere Zerstäubereinrichtungen wie Ultraschall oder Laser sind möglich. Im oberen Bereich der Spritzpistole 10 ist ein Schacht 5 zur Aufnahme von einer Anzahl Farbpatronen 6, 7, 8, 9, 11 vorgesehen. Dargestellt sind fünf Farbpatronen für die Grundfarben Röt, Blau, Gelb, Schwarz und Weiß, wobei der Schacht 5 auch erweitert werden kann auf Zusatzpatronen für Oberflächengestaltung der zu benetzenden Gegenstände und/oder für Reinigungspatronen. Über eine nicht näher dargestellte Fördereinrichtung 13 sind alle Farbpatronen mit einer Mischkammer 12 verbunden wobei diese direkt auf die Düse 4 wirkt. Auf der dem Bediener zugewandten Rückseite der Spritzpistole 10 sind die Eingabe und Überwachungsanzeigen angeordnet, nämlich ein Display 16 mit Microprozessor 17 und eine Eingabetastatur 18.

Im Microprozessor 17 ist vorzugsweise die gesamte RAL-Farbtabelle gespeichert, wobei diese sich immer auf die Mischung mit mindesten fünf Grundfarben bezieht. Das heißt, daß für jeden Farbton der Farbtabelle das Mischungsverhältnis gespeichert ist. Wird vom Bediener z. B. der Farbton "Schokoladenbraun" gewünscht, so gibt er über die Tastatur die RAL-Nr. 8017 ein, die dann im Display 16 sichtbar wird.

Das abgespeicherte Mischungsverhältnis zu diesem RAL-Farbcode bewirkt beim Spritzvorgang die Entnahme der Farbe aus den richtigen Farbpatronen und deren Mischung. Weiterhin ist eine freie Mischung der Farben nach eigener Anschauung oder Wunsch unter einer eigenen Codenummer speicherbar. Ferner kann in dem Microprozessor 17 eine Parameterkurve mit Nachdunklungs- oder Bleicheffekt von Farben vorhanden sein, welche eine Abdunklung oder Aufhellung von Standardfarbtönen bewirken kann, ebenso wie Parameter zur Oberflächengestaltung hinsichtlich eines Glanzes, Mattierung oder Struktur des zu benetzenden Gegenstandes vorhanden sein kann.

Optionell kann an der Tastatur 18 ein Eingang 19 für den Anschluß eines Farbscanners vorgesehen sein, zwecks Abtastung einer vorhandenen Farbfläche, wenn diese beispielsweise nachgespritzt werden muß.

Die Verbindung der einzelnen Farbpatronen 6, 7, 8, 9, 11 zu der Fördereinrichtung 13 ist durch selbstschließende Ventile geregelt.

Die Farbpatronen 6, 7, 8, 9, und 11 sind zunächst mit Farbe gefüllte Kaufteile, deren Wert durch ein Pfandaufschlag den Anreiz zum Tauschen gewahrt, wenn man nicht selbst diese Patronen aus größeren Gebinden mit der entsprechenden Farbe auffüllt.

Damit erfüllt diese erfindungsgemäße Spritzpistole 10 zunächst alle Kriterien einer im Verbrauch äußerst sparsam arbeitenden Farbabgabeeinrichtung, da nach Beendigung einer Spritzarbeit lediglich die Düse 4 zu reinigen ist. Die Spritzpistole ist mit den aufgesetzten Farbpatronen immer betriebsbereit. Soll das Gerät für längere Zeit stilliegen, können die Farbpatronen entfernt werden und die Pistole mittels einer aufgesteckten Reinigungspatrone, bei Acrylfarben mit Wasser gefüllt, gereinigt werden.

Der Restanfall von Farben bleibt bei diesem Prinzip äußerst gering, da einerseits die Patronen wiederbefüllbar sind und somit keine Verpackung wie Dosen, Büchsen usw. anfallen und anderseits das Prinzip der Farbmischung selbst die Bevorratung vieler Farben zu Hause oder Werkstatt überflüssig macht.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen prinzipiell eine nach der gleichen Technik wie die Spritzpistole 10 arbeitende Spritzkammer 20 mit einem Farbmisch- und Dosierkopf 21 in den ebenfalls Farbpatronen 22 in den fünf Grundfarben Rot, Cyan, Gelb, Schwarz und Weiß einsteckbar sind. Dargestellt sind hierbei etwas anders gestaltete Patronen, aber prinzipiell sollten es die gleichen Farbpatronen, wie für die Spritzpistole verwendet werden, sein. Auch ist die Spritzkammer 20 grundsätzlich mit der Spritzpistole 10 zu betreiben.

Die Spritzkammer 20 ist an eine Steuereinrichtung 30 angeschlossen, die ausgestattet ist mit Microprozessor 31 mit Speicher, Tastatur 32 und Display 33, wobei auch eine Farbtontabelle 34 nach RAL und andere genannte Parameter gespeichert sind. Über einen an die Mischkammer anschließbaren PC 35 lassen sich weitere Parameter hinsichtlich einer Dreiebenensteuerung der Befestigung 23 eines Werkstückes 24 steuern oder Einfluß nehmen auf den Sprühstrahl 25 bezüglich der Einstellung der Düse 26 oder des Misch- und Dosierkopfes 21. Die Spritzkammer 20 ist vorn mit einer durchsichtigen Klappe 28 versehen. Im Boden 29 sind Absaugkanäle 27 eingearbeitet, deren Anschluß an ein Filter- oder Spülsystem nicht näher dargestellt ist. Die Spritzkammer ist auch zur Abtrocknung der Gegenstände vorgesehen, um eine Geruchsbelästigung durch die noch farbfeuchten Gegenstände an die Umgebung zu vermeiden.

Weiterhin sind Leuchtkörper 40 im oberen Bereich der Spritzkammer 20 vorgesehen, welche auch als zum Heizkörper zur Trocknung verwendet werden. Der Misch- und Dosierkopfes 21 ist über einen Anschluß 35 an entweder an ein Druckluftsystem angeschlossen oder dient der Stromversorgung für die Verwendung des Kopfes im Ultraschall-Farbauftrag oder mittels Laser- Farbauftragung.

Für die Nutzungskriterien der Spritzkammer 20 gelten die vorstehenden Aussagen bezüglich einer im Verbrauch äußerst sparsam arbeitenden Farbabgabeeinrichtung, da nach Beendigung einer Spritzarbeit lediglich die Düse 26 zu reinigen ist. Der Misch- und Dosierkopf 21 ist mit den aufgesetzten Farbpatronen immer betriebsbereit.

Soll die Spritzkammer für längere Zeit stilliegen, können die Farbpatronen entfernt werden und der Kopf mittels einer aufgesteckten Reinigungspatrone, bei Acrylfarben mit Wasser gefüllt, gereinigt werden.

Der Restanfall von Farben bleibt bei diesem Prinzip äußerst gering, da einerseits die Patronen wiederbefüllbar sind und somit keine Verpackung wie Dosen, Büchsen usw. anfallen und anderseits das Prinzip der Farbmischung selbst die Bevorratung vieler Farben zu Hause oder Werkstatt überflüssig macht.

Diese erfindungsgemäße Spritzkammer 20 gestattet somit eine gute Positioniergenauigkeit der Werkstücke bei ausgezeichneter Farbauftragsqualität verbunden mit hoher Effektivität und Ausnutzung der Farbmenge. Gleichzeitig werden mit der Spritzkammer großräumige Sprühnebel vermieden, was auch die Umgebungsverschmutzung und Geruchsbelästigung reduziert.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Farbmischung und Dosierung von Lacken und/oder Farben mittels eines die Farbe zerstäubenden Farbabgabegerätes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl mit bestimmten, unterschiedlichen Grundfarben gefüllter Farbpatronen (6-11, 22) auf einem Farbabgabegerät (10, 20) angeordnet sind und jede Farbpatrone mit einer mengengesteuerten Fördereinrichtung (12, 13) und Abgabedüse (4, 26) verbunden ist, so daß jede Einzelfarbe (6, 7, 8, 9, 11) oder reproduzierbare Farbmischung mittels der Abgabedüse (4, 26) auf einen mit Farbe zu benetzenden Gegenstand (24) verbringbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbabgabegerät eine Spritzpistole (10) mit integriertem Microprozessor/Speicher (17), Tastatur (18) und Display (16) ist, wobei im Speicher (17) Farbtabellen und deren mengenmäßiges Mischverhältnis zu den Grundfarben (6, 7, 8, 9, 11) niedergelegt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Farbpatronen (6, 7, 8, 9, 11, 22) abgefüllten fünf Grundfarben Rot, Blau, Gelb, Schwarz und Weiß sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbabgabegerät eine Spritzpistole (10) mit Handgriff (1) mit Auslöseschalter (2) und Düse (4) ist, wobei wahlweise ein Druckluft- oder Stromanschluß (3) im Handgriff vorgesehen ist und die Pistole (10) einen die Farbpatronen (6, 7, 8, 9, 11) aufnehmenden Schacht (5) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbabgabegerät eine Spritzkammer (20) mit einem Farbmisch- und Dosierkopf (21) für Farbpatronen (6, 7, 8, 9, 11, 22) ist, wobei der Misch-und Dosierkopf (21) von einem Steuergerät (30) mit Microprozessor/Speicher (31), Tastatur (32) und Display (33) gesteuert wird, und im Speicher (31) mindestens eine Farbtabelle (34) und deren mengenmäßiges Mischverhältnis zu den Grundfarben (6, 7, 8, 9, 11) niedergelegt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzkammer (20) eine das Werkstück (24) tragende, in mehreren Ebenen schwenkbare Befestigung (23) enthält, welche über die Steuereinrichtung (30) und/oder anschließbaren PC (35) gesteuert wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzkammer (20) anstelle des Farbmisch- und Dosierkopf (21) die Spritzpistole (10) trägt.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzkammer (20) Beleuchtungsmittel (40) und im Boden (29) Absaugkanäle (27) enthält.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzkammer (20) mit einem Farbmisch- und Dosierkopf (21) für Farbpatronen (6, 7, 8, 9, 11, 22) ist, wobei die Farbzerstäubung des Misch- und Dosierkopf (21) mittels Ultraschall oder Laserstrahl erfolgt.

10. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Microprozessor/Speicher (17) der Spritzpistole (10) und an das Steuergerät (30) ein Farbscanner anschließbar ist.

11. Spritzkammer nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein nahezu halbkreisförmiges Gehäuse an seiner geraden Seite mit einer Klappe (28) versehen ist.